tamamen homomorfik şifreleme(FHE)'in gelişimi ve uygulamaları
Tamamen homomorfik şifreleme(FHE) kavramı, 20. yüzyılın 70'li yıllarına kadar uzanmaktadır, ancak uzun süre uygulanması zor olmuştur. FHE'nin temel düşüncesi, verileri önceden çözmeden, şifrelenmiş veriler üzerinde hesaplama yapmaktır. İlk başta, yalnızca şifrelenmiş veriler üzerinde toplama, çıkarma, çarpma ve bölme gibi basit işlemler yapılabiliyordu, bu da kısmi homomorfik şifreleme olarak adlandırılıyordu. 2009 yılında, Craig Gentry önemli bir atılım gerçekleştirerek, şifrelenmiş veriler üzerinde herhangi bir hesaplama yapmanın mümkün olduğunu göstermiştir ve bu da FHE'nin gelişimini hızlandırmıştır.
FHE, şifrelenmiş veriler üzerinde şifrelemeyi çözmeden doğrudan işlem yapmaya izin veren ileri düzey bir şifreleme teknolojisidir. Bu, şifreli veriler üzerinde işlem yapabileceğiniz ve şifrelenmiş sonuçlar üretebileceğiniz anlamına gelir; şifre çözme işleminden sonra elde edilen sonuç, orijinal açık metin üzerinde aynı işlemi gerçekleştirmenin sonucuyla tutarlıdır.
FHE'nin temel özellikleri şunlardır:
Homomorfiklik: Şifreli verinin toplama veya çarpma işlemleri, açık veriler üzerinde aynı işlemleri yapmakla eşdeğerdir.
Gürültü Yönetimi: FHE şifrelemesi güvenliği sağlamak için gürültü ekler, ancak her işlemden sonra gürültü artar. Gürültüyü kontrol etmek ve en aza indirmek, hesaplamanın doğruluğunu garanti etmek için hayati önem taşır.
Sonsuz İşlem: Kısmi homomorfik şifrelemeden (PHE) ve bir tür homomorfik şifrelemeden (SHE) farklı olarak, tamamen homomorfik şifreleme, şifreli veriler üzerinde her türlü hesaplama yapabilen sonsuz kez toplama ve çarpma işlemini destekler.
FHE'nin karşılaştığı ana zorluk hesaplama verimliliğidir. Şifreli hesaplamaların maliyeti, düz metin hesaplamalarından 10.000 ila 1.000.000 kat daha fazla olabilir. Gerçekten tamamen homomorfik şifreleme, yalnızca şifreli veriler üzerinde sonsuz sayıda toplama ve çarpma işlemi yapılabildiğinde gerçekleştirilir.
Homomorfik Şifreleme, uygulanma derecesine göre aşağıdaki birkaç sınıfa ayrılabilir:
Kısmi Homomorfik Şifreleme ( PHE ): Bir işlemi ( toplama veya çarpma ) sonsuz kez destekler.
Belirli bir Homomorfik Şifreleme ( SHE ): Sınırlı sayıda toplama ve çarpma işlemlerini destekler.
tamamen homomorfik şifreleme(FHE): sonsuz sayıda toplama ve çarpma işlemini destekler, şifreli veriler üzerinde herhangi bir hesaplama yapılabilir.
FHE'nin ana avantajı, şifrelenmiş veriler üzerinde her türlü hesaplama yapabilme yeteneğidir ve aynı zamanda tüm sürecin gizliliğini ve güvenliğini sağlamaktadır.
Blockchain alanında, FHE, ölçeklenebilirlik ve gizlilik koruma sorunlarını çözmede anahtar teknoloji olma potansiyeline sahiptir. Mevcut blockchain sistemleri genellikle şeffaftır; tüm işlemler ve akıllı sözleşme değişkenleri kamuya açıktır. FHE, tamamen şeffaf bir blockchain'i kısmen şifreli bir forma dönüştürebilirken, akıllı sözleşmelerin kontrol yeteneğini koruyabilir.
Örneğin, bir şirket FHE sanal makinesi geliştiriyor ve bu, geliştiricilerin FHE ilkelere işleten akıllı sözleşme kodu yazmalarına olanak tanıyor. Bu yöntem, mevcut blok zincirindeki gizlilik sorunlarını çözebilir, şifreleme ödemeleri, çevrimiçi bahis gibi uygulamaları mümkün kılarken, işlem grafiğini korur ve diğer gizlilik çözümlerine kıyasla daha düzenleyici dostu bir yaklaşım sunar.
FHE, kullanıcı deneyimini iyileştirmek için (OMR) ile gizli mesaj araması yaparak, cüzdan istemcilerinin erişim içeriğini ifşa etmeden verileri senkronize etmelerine olanak tanır.
Ancak, FHE doğrudan blockchain'in ölçeklenebilirlik sorununu çözemez. FHE'nin sıfır bilgi kanıtı (ZKP) ile birleştirilmesi, bazı ölçeklenebilirlik zorluklarını çözebilir. Doğrulanabilir FHE, hesaplamanın doğru bir şekilde gerçekleştirildiğini sağlamayı mümkün kılarak, blockchain ortamına güvenilir bir hesaplama mekanizması sunar.
FHE ve ZKP tamamlayıcı teknolojilerdir, ancak farklı amaçlara hizmet ederler. ZKP, özel durumlar için gizlilik koruması sağlayarak doğrulanabilir hesaplama ve sıfır bilgi özellikleri sunar. Ancak, ZKP paylaşılan durumlar için gizlilik sağlayamaz, bu birçok merkeziyetsiz uygulama platformu için hayati öneme sahiptir. FHE ve çok taraflı hesaplama (MPC) bu eksikliği giderebilir, şifrelenmiş veriler üzerinde hesaplama yapmaya izin verirken verilerin kendisini açığa çıkarmadan.
FHE'nin gelişimi şu anda ZKP'den yaklaşık üç ila dört yıl geride, ancak hızla yetişiyor. İlk nesil FHE projeleri test edilmeye başladı ve ana ağın bu yılın ilerleyen dönemlerinde piyasaya sürülmesi bekleniyor. FHE'nin hesaplama maliyeti hala ZKP'den yüksek olmasına rağmen, büyük ölçekli uygulama potansiyeli ortaya çıkmış durumda. FHE üretim ortamına girdiğinde ve ölçeklendiğinde, ZK Rollups gibi hızlı bir şekilde gelişmesi bekleniyor.
FHE uygulamaları bazı zorluklarla karşı karşıya, bunlar arasında hesaplama verimliliği ve anahtar yönetimi bulunmaktadır. FHE'deki özyükleme işlemi hesaplama yoğun, ancak algoritma iyileştirmeleri ve mühendislik optimizasyonları sürekli olarak verimliliğini artırmaktadır. Belirli uygulamalar için, örneğin makine öğrenimi, özyükleme işlemi kullanılmayan alternatifler daha verimli olabilir.
Anahtar yönetimi de önemli bir zorluktur. Bazı FHE projeleri, şifre çözme yeteneğine sahip bir grup doğrulayıcıyı içeren eşik anahtar yönetimi gerektirir. Bu yaklaşım, tek nokta arızası sorununu aşmak için daha fazla gelişim gerektirmektedir.
FHE pazarı birçok yatırımcının dikkatini çekiyor. Bazı kripto risk sermayesi şirketleri, potansiyelini fark ederek FHE alanına aktif olarak yatırım yapıyor. Bazı projeler, çevrimiçi bahis, ticari ödemeler ve oyun gibi FHE tabanlı uygulamalar geliştiriyor.
Eşik FHE(TFHE), FHE'yi MPC ve blok zinciri teknolojisi ile birleştirerek, özellikle umut verici yeni uygulama senaryoları açmaktadır. FHE'nin geliştirici dostu olması, yaygın akıllı sözleşme dillerinin kullanılarak programlanabilmesine olanak tanır, bu da uygulama geliştirmedeki pratikliğini artırır.
FHE'nin düzenleyici ortamı farklı bölgelerde değişiklik göstermektedir. Veri gizliliği genel olarak desteklenmesine rağmen, finansal gizlilik hala tartışmalı bir alan olmaya devam etmektedir. FHE, veri gizliliği korumasını artırma potansiyeline sahip olup, kullanıcıların veri sahipliğini korumasına ve bu verilerden fayda sağlamasına olanak tanırken, aynı zamanda hedefli reklamlar gibi sosyal faydaları da sürdürebilir.
Geleceğe bakıldığında, teorik araştırmalar, yazılım geliştirme, donanım optimizasyonu ve algoritma iyileştirmelerinin FHE'yi giderek daha pratik hale getirmesi bekleniyor. FHE'nin gelişimi, teorik araştırmalardan pratik uygulama aşamasına geçiş yapıyor ve önümüzdeki üç ila beş yıl içinde önemli ilerlemeler kaydedilmesi bekleniyor.
Genel olarak, FHE şifreleme alanını devrim niteliğinde değiştirmek için kritik bir noktada duruyor ve gizlilik ile güvenlik çözümlerine yeni olanaklar sağlıyor. Teknolojinin sürekli ilerlemesi ve risk sermayesinin devam eden ilgisiyle, FHE'nin geniş kapsamlı uygulamalar gerçekleştirmesi ve blok zinciri ölçeklenebilirliği ile gizlilik koruma konusundaki temel sorunları çözmesi bekleniyor. Teknolojinin olgunlaşmasıyla birlikte, FHE'nin şifreleme ekosistemindeki çeşitli yenilikçi uygulamalar için yeni olanaklar sunması bekleniyor.
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
tamamen homomorfik şifreleme FHE: Blok Zinciri gizliliği ve ölçeklenebilirliğinin gelecekteki çözümü
tamamen homomorfik şifreleme(FHE)'in gelişimi ve uygulamaları
Tamamen homomorfik şifreleme(FHE) kavramı, 20. yüzyılın 70'li yıllarına kadar uzanmaktadır, ancak uzun süre uygulanması zor olmuştur. FHE'nin temel düşüncesi, verileri önceden çözmeden, şifrelenmiş veriler üzerinde hesaplama yapmaktır. İlk başta, yalnızca şifrelenmiş veriler üzerinde toplama, çıkarma, çarpma ve bölme gibi basit işlemler yapılabiliyordu, bu da kısmi homomorfik şifreleme olarak adlandırılıyordu. 2009 yılında, Craig Gentry önemli bir atılım gerçekleştirerek, şifrelenmiş veriler üzerinde herhangi bir hesaplama yapmanın mümkün olduğunu göstermiştir ve bu da FHE'nin gelişimini hızlandırmıştır.
FHE, şifrelenmiş veriler üzerinde şifrelemeyi çözmeden doğrudan işlem yapmaya izin veren ileri düzey bir şifreleme teknolojisidir. Bu, şifreli veriler üzerinde işlem yapabileceğiniz ve şifrelenmiş sonuçlar üretebileceğiniz anlamına gelir; şifre çözme işleminden sonra elde edilen sonuç, orijinal açık metin üzerinde aynı işlemi gerçekleştirmenin sonucuyla tutarlıdır.
FHE'nin temel özellikleri şunlardır:
Homomorfiklik: Şifreli verinin toplama veya çarpma işlemleri, açık veriler üzerinde aynı işlemleri yapmakla eşdeğerdir.
Gürültü Yönetimi: FHE şifrelemesi güvenliği sağlamak için gürültü ekler, ancak her işlemden sonra gürültü artar. Gürültüyü kontrol etmek ve en aza indirmek, hesaplamanın doğruluğunu garanti etmek için hayati önem taşır.
Sonsuz İşlem: Kısmi homomorfik şifrelemeden (PHE) ve bir tür homomorfik şifrelemeden (SHE) farklı olarak, tamamen homomorfik şifreleme, şifreli veriler üzerinde her türlü hesaplama yapabilen sonsuz kez toplama ve çarpma işlemini destekler.
FHE'nin karşılaştığı ana zorluk hesaplama verimliliğidir. Şifreli hesaplamaların maliyeti, düz metin hesaplamalarından 10.000 ila 1.000.000 kat daha fazla olabilir. Gerçekten tamamen homomorfik şifreleme, yalnızca şifreli veriler üzerinde sonsuz sayıda toplama ve çarpma işlemi yapılabildiğinde gerçekleştirilir.
Homomorfik Şifreleme, uygulanma derecesine göre aşağıdaki birkaç sınıfa ayrılabilir:
FHE'nin ana avantajı, şifrelenmiş veriler üzerinde her türlü hesaplama yapabilme yeteneğidir ve aynı zamanda tüm sürecin gizliliğini ve güvenliğini sağlamaktadır.
Blockchain alanında, FHE, ölçeklenebilirlik ve gizlilik koruma sorunlarını çözmede anahtar teknoloji olma potansiyeline sahiptir. Mevcut blockchain sistemleri genellikle şeffaftır; tüm işlemler ve akıllı sözleşme değişkenleri kamuya açıktır. FHE, tamamen şeffaf bir blockchain'i kısmen şifreli bir forma dönüştürebilirken, akıllı sözleşmelerin kontrol yeteneğini koruyabilir.
Örneğin, bir şirket FHE sanal makinesi geliştiriyor ve bu, geliştiricilerin FHE ilkelere işleten akıllı sözleşme kodu yazmalarına olanak tanıyor. Bu yöntem, mevcut blok zincirindeki gizlilik sorunlarını çözebilir, şifreleme ödemeleri, çevrimiçi bahis gibi uygulamaları mümkün kılarken, işlem grafiğini korur ve diğer gizlilik çözümlerine kıyasla daha düzenleyici dostu bir yaklaşım sunar.
FHE, kullanıcı deneyimini iyileştirmek için (OMR) ile gizli mesaj araması yaparak, cüzdan istemcilerinin erişim içeriğini ifşa etmeden verileri senkronize etmelerine olanak tanır.
Ancak, FHE doğrudan blockchain'in ölçeklenebilirlik sorununu çözemez. FHE'nin sıfır bilgi kanıtı (ZKP) ile birleştirilmesi, bazı ölçeklenebilirlik zorluklarını çözebilir. Doğrulanabilir FHE, hesaplamanın doğru bir şekilde gerçekleştirildiğini sağlamayı mümkün kılarak, blockchain ortamına güvenilir bir hesaplama mekanizması sunar.
FHE ve ZKP tamamlayıcı teknolojilerdir, ancak farklı amaçlara hizmet ederler. ZKP, özel durumlar için gizlilik koruması sağlayarak doğrulanabilir hesaplama ve sıfır bilgi özellikleri sunar. Ancak, ZKP paylaşılan durumlar için gizlilik sağlayamaz, bu birçok merkeziyetsiz uygulama platformu için hayati öneme sahiptir. FHE ve çok taraflı hesaplama (MPC) bu eksikliği giderebilir, şifrelenmiş veriler üzerinde hesaplama yapmaya izin verirken verilerin kendisini açığa çıkarmadan.
FHE'nin gelişimi şu anda ZKP'den yaklaşık üç ila dört yıl geride, ancak hızla yetişiyor. İlk nesil FHE projeleri test edilmeye başladı ve ana ağın bu yılın ilerleyen dönemlerinde piyasaya sürülmesi bekleniyor. FHE'nin hesaplama maliyeti hala ZKP'den yüksek olmasına rağmen, büyük ölçekli uygulama potansiyeli ortaya çıkmış durumda. FHE üretim ortamına girdiğinde ve ölçeklendiğinde, ZK Rollups gibi hızlı bir şekilde gelişmesi bekleniyor.
FHE uygulamaları bazı zorluklarla karşı karşıya, bunlar arasında hesaplama verimliliği ve anahtar yönetimi bulunmaktadır. FHE'deki özyükleme işlemi hesaplama yoğun, ancak algoritma iyileştirmeleri ve mühendislik optimizasyonları sürekli olarak verimliliğini artırmaktadır. Belirli uygulamalar için, örneğin makine öğrenimi, özyükleme işlemi kullanılmayan alternatifler daha verimli olabilir.
Anahtar yönetimi de önemli bir zorluktur. Bazı FHE projeleri, şifre çözme yeteneğine sahip bir grup doğrulayıcıyı içeren eşik anahtar yönetimi gerektirir. Bu yaklaşım, tek nokta arızası sorununu aşmak için daha fazla gelişim gerektirmektedir.
FHE pazarı birçok yatırımcının dikkatini çekiyor. Bazı kripto risk sermayesi şirketleri, potansiyelini fark ederek FHE alanına aktif olarak yatırım yapıyor. Bazı projeler, çevrimiçi bahis, ticari ödemeler ve oyun gibi FHE tabanlı uygulamalar geliştiriyor.
Eşik FHE(TFHE), FHE'yi MPC ve blok zinciri teknolojisi ile birleştirerek, özellikle umut verici yeni uygulama senaryoları açmaktadır. FHE'nin geliştirici dostu olması, yaygın akıllı sözleşme dillerinin kullanılarak programlanabilmesine olanak tanır, bu da uygulama geliştirmedeki pratikliğini artırır.
FHE'nin düzenleyici ortamı farklı bölgelerde değişiklik göstermektedir. Veri gizliliği genel olarak desteklenmesine rağmen, finansal gizlilik hala tartışmalı bir alan olmaya devam etmektedir. FHE, veri gizliliği korumasını artırma potansiyeline sahip olup, kullanıcıların veri sahipliğini korumasına ve bu verilerden fayda sağlamasına olanak tanırken, aynı zamanda hedefli reklamlar gibi sosyal faydaları da sürdürebilir.
Geleceğe bakıldığında, teorik araştırmalar, yazılım geliştirme, donanım optimizasyonu ve algoritma iyileştirmelerinin FHE'yi giderek daha pratik hale getirmesi bekleniyor. FHE'nin gelişimi, teorik araştırmalardan pratik uygulama aşamasına geçiş yapıyor ve önümüzdeki üç ila beş yıl içinde önemli ilerlemeler kaydedilmesi bekleniyor.
Genel olarak, FHE şifreleme alanını devrim niteliğinde değiştirmek için kritik bir noktada duruyor ve gizlilik ile güvenlik çözümlerine yeni olanaklar sağlıyor. Teknolojinin sürekli ilerlemesi ve risk sermayesinin devam eden ilgisiyle, FHE'nin geniş kapsamlı uygulamalar gerçekleştirmesi ve blok zinciri ölçeklenebilirliği ile gizlilik koruma konusundaki temel sorunları çözmesi bekleniyor. Teknolojinin olgunlaşmasıyla birlikte, FHE'nin şifreleme ekosistemindeki çeşitli yenilikçi uygulamalar için yeni olanaklar sunması bekleniyor.